Исследование частотной характеристики усилителя. Схема электрическая принципиальная УПЧ1

9.  Экспериментальная  часть

В данном разделе дипломного проекта  исследуется первый усилитель промежуточной частоты, схема которого приведена на рис 9.1.1.

Цель эксперимента состояла в исследовании в измерении частотный и амплитудной характеристик усилителя, исследовании влияния температуры и напряжения питания на характеристики усилителя,  измерении глубины регулировки усиления.

По причине стесненности в денежных средствах, а также по причине того, что используемого  в усилителе полевого транзистора не оказалось в продаже, натурный эксперимент не проводился, а проводилось  имитационное моделирование исследуемого каскада на ЭВМ.  Это допускается нормативными положениями по дипломному проектированию.

Моделирование осуществлялось с помощью специальной программы  схемотехнического моделирования  Мicrocap 5,0.  Данная программа позволяет промоделировать как аналоговые, так и цифровые устройства, проанализировать влияние различных дестабилизирующих  факторов на характеристики каскадов .

Проводилось моделирование схемы, приведенной на рис. 9.1.1., но при построении модели усилителя были учтены сопротивления потерь и паразитные емкости катушек, а также монтажные емкости. Поскольку программа Мicrocap 5,0  является зарубежным программным продуктом,  то поэтому  в  качестве  транзистора VT1  использовался не КП347А-2, а его зарубежный аналог  3SK137V, имеющийся в библиотеке Мicrocap 5,0.

Также, из-за невозможности реализовать в программном виде магнитную связь между катушками, сопротивление  нагрузки  при моделировании было пересчитано в контур усилителя  и составило

R_н =  Ом.

          9.1. Исследование  частотной  характеристики  усилителя

Амплитудно- частотная характеристика  снималась при начальных условий Е_пит  =+ 3,5 В  ,  U_ру  = +3,5 В и U_з1и = -0,5 В .  Частотная характеристика в линейном масштабе приведена на рис 9.1.2. Нормированная АЧХ в логарифмическом масштабе приведена на рис. 9.1.3.

По  приведенным характеристикам  был  измерен резонансный коэффициент усиления  и полоса пропускания усилителя.

Резонансный коэффициент усиления составляет К₀ = 14 дБ = 5 раз.

С учетом того, что нагрузка была пересчитана в контур усилителя с коэффициентом включения р₂ = 0,7, то реальный коэффициент усиления составит К^’ ₀ = р₂ К₀ = 0,7*5 = 3,5. Расчетное значение коэффициента

Сф     Rф

Uру                                                       +Епит ( 3,5 В)

Rру      С4      С5       L2

Сбл1

Х1                                                                                    Ср                Uвых

                                                                            VT1 

С1

Rн

L1           C2             Rз

Сбл1

С3                                  

-0,5 В

Рис. 9.1.1. Схема  электрическая  принципиальная  УПЧ1

Таблица 9.1.1

Рис. 9.1.2.  Амплитудно-частотная характеристика исследуемого усилителя

Рис. 9.1.3.  Нормированная АЧХ  исследуемого усилителя усиления составляет 3,6. Таким образом компьютерная модель имеет достаточно высокую точность.

Полоса пропускания усилителя на уровне -3дБ составляет

П_0,7у  »3 МГц. 

Избирательность усилителя по второму зеркальному каналу ( на частоте  133,4 МГц) составляет

Se_зк2 »  45 дБ.

В  целом такие значения вполне приемлемы.

9.2. Исследование амплитудной характеристики  усилителя

Используемая программа не позволяет строить амплитудную характеристику. Поэтому  ее измерение  проводилось также, как это происходит на практике, а именно производилось измерение зависимости амплитуды выходного напряжения от амплитуды входного напряжения.

Начальные условия при измерении АХ : Е_пит  =+ 3,5 В  ,  U_ру  = +3,5 В,  U_з1и = -0,5 В.

Результаты измерения амплитудной характеристики приведены в таблице 9.2.1. Там же приведены рассчитанные по полученным значениям напряжения значения коэффициента усиления каскада К_u = U_вых / U_вх .

Таблица 9.2.1

На  рис. 9.2.1.  приведена  амплитудная характеристика каскада. На рис. 9.2.2.  приведена зависимость коэффициента усиления от амплитуды  входного напряжения.

По  данным  таблицы 9.2.1  можно определить верхнюю границу  динамического диапазона усилителя.